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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
TRABAJO ENCARGADO
CURSO: MECÁNICA DE FLUIDOS I
DOCENTE: GONZALES SUCASAIRE NESTOR ELOY
NOMBRE: RODRIGO TURPO DIAZ
SEMESTRE: IV GRUPO: ÚNICO
2021 II
PUNO - PERU
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Fuerzas Hidrostáticas, Apuntes de Mecánica de Fluidos
FUERZAS HIDROSTATICAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS SUMERGIDAS Y FURZAS HIDROSTATICAS SOBRE SUPERFICIES CURVAS
Tipo: Apuntes
2020/2021
1 / 5
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
TRABAJO ENCARGADO
CURSO: MECÁNICA DE FLUIDOS I
DOCENTE: GONZALES SUCASAIRE NESTOR ELOY
NOMBRE: RODRIGO TURPO DIAZ
SEMESTRE: IV GRUPO: ÚNICO
2021 II
PUNO - PERU
FUERZAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFICIES PLANAS SUMERGIDAS
Una placa expuesta a un líquido, como una válvula de compuerta en una presa, la pared de un tanque de almacenamiento de líquidos o el casco de un barco en reposo, queda sometida a la presión del fluido distribuida sobre su superficie. Sobre una superficie plana las fuerzas hidrostáticas forman un sistema de fuerzas paralelas y, a menudo, se necesita determinar la magnitud de la fuerza y su punto de aplicación, el cual se llama centro de presión. En la mayoría de los casos, el otro lado de la placa está abierto a la atmósfera y, donde, la presión atmosférica actúa sobre los dos lados de la placa y conduce a una resultante cero. Entonces la presión absoluta en cualquier punto de la placa es: donde h es la distancia vertical del punto a la superficie libre y, es la distancia del punto al eje x. La fuerza hidrostática resultante FR que actúa sobre la superficie se determina cuando se integra la fuerza P dA que actúa sobre un área diferencial dA sobre toda el área superficial En la figura se dan los valores de 𝐼𝑥𝑥,𝑐 para algunas áreas comunes. Para éstas y otras áreas que tienen simetría respecto al eje y, el centro de presión está sobre este eje directamente debajo del centroide. En esos casos, la ubicación del centro de presión es, sencillamente, el punto de la superficie del plano vertical de simetría a una distancia ℎ𝑝 hasta la superficie libre
FUERZAS HIDROSTÁTICAS SOBRE SUPERFICIES CURVAS SUMERGIDAS
Para una superficie curva sumergida, la determinación de la fuerza hidrostática resultante es más complicada, en virtud de que es común que se necesite la integración de las fuerzas de presión que cambian de dirección a lo largo de la superficie curva. La manera más fácil de determinar la fuerza hidrostática resultante FR que actúa sobre una superficie curva bidimensional es determinar las componentes horizontal y vertical FH y FV por separado. Nótese que la superficie vertical del bloque considerado de líquido es sencillamente la proyección de la superficie curva sobre un plano ve. En la figura podemos ver como se determina la fuerza hidrostática que actúa sobre una superficie curva Componente horizontal de la fuerza sobre la superficie curva: 𝐹𝐻 = 𝐹𝑥 Componente vertical de la fuerza sobre la superficie curva: 𝐹𝑉 = 𝐹𝑦 + 𝑊 donde la suma 𝐹𝑦 + 𝑊 es una adición vectorial (es decir, se suman las magnitudes si las dos actúan en la misma dirección y se restan si actúan en direcciones opuestas). Por tanto, se infiere que
- La componente horizontal de la fuerza hidrostática que actúa sobre una superficie curva es igual (en magnitud y respecto a la línea de acción) a la fuerza hidrostática que actúa sobre la proyección vertical de esa superficie curva.
- La componente vertical de la fuerza hidrostática que actúa sobre una superficie curva es igual a la fuerza hidrostática que actúa sobre la proyección horizontal de esa superficie curva, más (menos, si actúa en la dirección opuesta) el peso del bloque de fluido. Cuando la superficie curva es un arco circular, la fuerza hidrostática resultante que actúa sobre la superficie siempre pasa por el centro del círculo. De este modo, las fuerzas de presión forman un sistema de fuerzas concurrentes en el centro, el cual se puede reducir a una sola fuerza equivalente en ese punto. Para una superficie plana se puede expresar como Fig.
diagrama de cuerpo libre del fluido que está debajo del cilindro